C(n, 0) 等于 1。
为了彻底理解这一点,我们从多个角度出发,层层剖析:
1. 组合数的定义:
组合数 C(n, k)(也写作 “n choose k”)表示从 n 个不同的元素中选取 k 个元素的方法数,不考虑选取顺序。 数学公式为:
C(n, k) = n! / (k! * (n-k)!)
其中,”!” 表示阶乘,即 n! = n * (n-1) * (n-2) * … * 2 * 1。
当 k = 0 时,我们要求的是从 n 个元素中选取 0 个元素的方法数。
2. 直接代入公式:
将 k = 0 代入组合数公式,得到:
C(n, 0) = n! / (0! * (n-0)!)
= n! / (0! * n!)
这里需要强调一个重要的约定:0! = 1。 这是一个定义,而非推导。 有了这个定义,上述式子简化为:
C(n, 0) = n! / (1 * n!)
= 1
3. 实际意义解释:
-
什么都不选也是一种选择: 想象你面前有 n 件物品,让你从中选取 0 件物品。 你确实做到了选择——你选择了什么都不拿。 这种“什么都不选”只有一种方法。
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空集的概念: 从一个包含 n 个元素的集合中选取 0 个元素,实际上是构成了一个空集。 任何集合只有一个空子集,所以方法数为 1。
4. 一个例子:
假设你有 3 个苹果(A、B、C),让你从中选取 0 个苹果。 那么你有多少种选择? 答案只有一种:什么都不选。 因此,C(3, 0) = 1。
5. 递归角度:
组合数还存在一个递归公式:
C(n, k) = C(n-1, k-1) + C(n-1, k)
当 k = 0 时,这个公式可以写成:
C(n, 0) = C(n-1, -1) + C(n-1, 0)
为了使这个公式有意义,我们需要定义 C(n, -1) = 0 (从 n 个元素中选 -1 个元素,显然不可能)。 因此:
C(n, 0) = 0 + C(n-1, 0)
C(n, 0) = C(n-1, 0)
以此类推,最终得到:
C(n, 0) = C(0, 0)
根据组合数的定义,C(0, 0) = 0! / (0! * 0!) = 1 / (1 * 1) = 1。
6. 二项式定理:
二项式定理是说:
(x + y)^n = Σ [C(n, k) * x^(n-k) * y^k] (其中 k 从 0 到 n)
如果我们令 x = 1, y = 0,那么:
(1 + 0)^n = Σ [C(n, k) * 1^(n-k) * 0^k] (其中 k 从 0 到 n)
1^n = C(n, 0) * 1^n * 0^0 + C(n, 1) * 1^(n-1) * 0^1 + … + C(n, n) * 1^0 * 0^n
1 = C(n, 0) * 1 * 1 + 0 + 0 + … + 0 (因为当 k > 0 时,0^k = 0, 并且 0^0 = 1)
1 = C(n, 0)
因此,C(n, 0) = 1。
总结:
无论是从组合数的定义、实际意义、递归公式,还是二项式定理的角度来看,C(n, 0) 始终等于 1。 记住“什么都不选也是一种选择”,就很容易理解这个概念了。